(57)【要約】【課題】  複数の有機機能層を積層した構造を備えた有機ＥＬ素子における製造時の相溶解を抑制することで、有機機能層間の機能分離を良好なものとし、もって高発光効率かつ長寿命の有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】  本発明の有機ＥＬ素子１０は、陽極（第１の電極層）４と、有機ＥＬ層（有機機能層）３と、陰極（第２の電極層）７とを含む積層膜を具備し、前記有機ＥＬ層３の正孔注入／輸送層５と発光層８との間に、相溶防止層１８１が設けられた構成を備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極層と、少なくとも発光層を含む有機機能層と、第２の電極層とを含む積層膜を具備した有機ＥＬ素子であって、
前記積層膜のいずれかの層間に、隣接する層と異なる溶解性を有する相溶防止層が設けられていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記有機機能層は、発光層と正孔注入／輸送層とを含んでなり、前記発光層と正孔注入／輸送層との間に、前記相溶防止層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記有機機能層は、発光層と電子注入／輸送層とを含んでなり、前記発光層と電子注入／輸送層との間に、前記相溶防止層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記有機機能層と、前記第２の電極層との間に前記相溶防止層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記相溶防止層の層厚は、隣接する層の厚さの２倍以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記相溶防止層の層厚は、３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記相溶防止層は、電荷輸送性を有していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記相溶防止層は、導電性高分子を含んでいることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記相溶防止層は、絶縁性を有していることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記相溶防止層の層厚は、１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記相溶防止層は、水溶性材料からなることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記正孔注入／輸送層は、正孔注入層と正孔輸送層とを含んでなり、前記正孔注入層と前記正孔輸送層との間に、前記相溶防止層が設けられていることを特徴とする請求項２ないし１１のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
前記電子注入／輸送層は、電子注入層と電子輸送層とを含んでなり、前記電子注入層と電子輸送層との間に、前記相溶防止層が設けられていることを特徴とする請求項３ないし１２のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
第１の電極層と、少なくとも発光層を含む有機機能層と、第２の電極層とを含む積層膜を具備した有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記有機機能層を液相法により形成するに際して、前記積層膜のいずれかの層間に、隣接する層と異なる溶解性を有する相溶防止層を設ける工程を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記相溶防止層を、液相法により形成することを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１６】
前記相溶防止層を、水溶性材料を用いた液相法により形成することを特徴とする請求項１５に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子、その製造方法、及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイに替わる自発発光型ディスプレイとして、有機物を用いた有機エレクトロルミネッセンス（以下、「有機ＥＬ」と略称する）装置の開発が加速している。このような有機ＥＬ装置の作成方法として、高分子を液相法で形成する方法が知られている。
有機ＥＬ装置の構造においては、発光効率、耐久性を向上させるために、正孔注入層や電子注入層を、それぞれ陽極と発光層との間、及び発光層と陰極との間に形成することが多い。そして、このような薄膜積層構造を液相法で形成する場合、塗布液の溶媒により既に形成された有機膜が溶解される、いわゆる相溶性が問題となる。そこで、例えば特許文献１には、正孔注入層にシランカップリング剤を入れて架橋し、不溶化することで、発光層との相溶を防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２０８２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術の有機ＥＬ装置によれば、正孔注入層と発光層との相溶解を防止でき、発光層を良好に形成することが可能になる。しかしながら、シランカップリング剤のような絶縁物質を正孔注入層に混入することは、正孔注入層のキャリア注入性、ないしキャリア輸送性を少なからず低下させることになると考えられ、発光効率のさらなる向上を図る上での問題となる可能性がある。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、複数の有機機能層を積層した構造を備えた有機ＥＬ素子における製造時の相溶解を抑制することで、有機機能層間の機能分離を良好なものとし、もって高発光効率かつ長寿命の有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、第１の電極層と、少なくとも発光層を含む有機機能層と、第２の電極層とを含む積層膜を具備した有機ＥＬ素子であって、前記積層膜のいずれかの層間に、隣接する層と異なる溶解性を有する相溶防止層が設けられていることを特徴とする有機ＥＬ素子を提供する。
この構成によれば、当該有機ＥＬ素子を構成する積層膜を形成するに際して、隣接する層間での相溶解を前記相溶防止層により効果的に防止することができ、各層を良好に分離しつつ形成することが可能になる。これにより、発光効率が高く、また発光寿命の長い、良好な素子特性を備えた有機ＥＬ素子とすることができる。
【０００６】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記有機機能層は、発光層と正孔注入／輸送層とを含んでなり、前記発光層と正孔注入／輸送層との間に、前記相溶防止層が設けられている構成とすることができる。この構成によれば、前記正孔注入／輸送層と発光層との間の相溶解を効果的に防止でき、もってホール輸送性に優れ、発光効率が高く、発光寿命の長い有機ＥＬ素子を提供することができる。
【０００７】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記有機機能層は、発光層と電子注入／輸送層とを含んでなり、前記発光層と電子注入／輸送層との間に、前記相溶防止層が設けられている構成とすることもできる。この構成によれば、前記発光層と電子注入／輸送層との相溶解を効果的に防止でき、もって電子輸送性に優れ、発光効率が高く、発光寿命の長い有機ＥＬ素子を提供することができる。
【０００８】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記有機機能層と、前記第２の電極層との間に前記相溶防止層が設けられている構成とすることもできる。この構成によれば、前記有機機能層と電極層との間の相溶解も効果的に防止できる、特に第２の電極層を導電性高分子により形成する場合に極めて有効な構成となる。
【０００９】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記相溶防止層の層厚は、隣接する層の厚さの２倍以下であることが好ましい。前記相溶防止層の層厚を、隣接して設けられる層の２倍以上とした場合、層間での相溶解を防止する効果は大きくなるものの、発光層への電荷輸送性が低下するおそれがある。
【００１０】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記相溶防止層の層厚は、３０ｎｍ以下であることが好ましい。前記相溶防止層の層厚をこのような範囲とすることで、良好な電荷輸送性を保持しつつ相溶解を防止することができる。
【００１１】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記相溶防止層は、電荷輸送性を有していることが好ましい。このような構成とすることで、発光層への電荷輸送性を損なうことなく層間での相溶解を効果的に防止することができる。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記相溶防止層は、導電性高分子を含んでいることが好ましい。このような構成とすることで、相溶防止層についても液相法による形成が容易になり、特に高分子型の有機ＥＬ素子に適用して有効な構成である。
【００１３】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記相溶防止層は、絶縁性を有している構成とすることもできる。この構成によれば、相溶防止層の両側に設けられる層の形成に用いる溶媒の選択肢が広くなり、製造時の制限が緩和されることによる製造容易性の向上、並びに素子性能の向上を図ることが容易になる。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記相溶防止層の層厚は、１０ｎｍ以下であることが好ましい。相溶防止層を絶縁性材料で形成する場合、積層膜間での電荷輸送性を確保するために、上記層厚を上限とするのがよい。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記相溶防止層は、水溶性材料からなるものとすることができる。このような構成とすることで、相溶防止層と隣接して設けられる層に、有機溶媒への溶解性を示す材料を用いることができ、類似の溶解性を有する正孔注入／輸送層形成材料や発光層形成材料の組み合わせが容易になる。
【００１６】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記正孔注入／輸送層は、正孔注入層と正孔輸送層とを含んでなり、前記正孔注入層と前記正孔輸送層との間に、前記相溶防止層が設けられている構成とすることもできる。このような構成とすることで発光層へのホール輸送性をさらに向上させ、素子特性に優れた有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記電子注入／輸送層は、電子注入層と電子輸送層とを含んでなり、前記電子注入層と電子輸送層との間に、前記相溶防止層が設けられている構成とすることもできる。このような構成とすることで、発光層への電子輸送性をさらに向上させ、素子特性に優れた有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００１８】
次に、本発明は、上記課題を解決するために、第１の電極層と、少なくとも発光層を含む有機機能層と、第２の電極層とを含む積層膜を具備した有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記積層膜を液相法により形成するに際して、前記積層膜のいずれかの層間に、隣接する層と異なる溶解性を有する相溶防止層を設ける工程を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。
前記液相法とは、目的物の構成材料を含む溶液を塗布し、乾燥させることで目的物を形成する方法である。この製造方法によれば、前記積層膜を形成するに際して、隣接して設けられる層間での相溶解を、前記相溶防止層により効果的に防止することができ、得られる積層膜の層分離を良好なものとすることができる。これにより、発光効率が高く、長寿命の有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００１９】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法では、前記相溶防止層を、液相法により形成することができる。この製造方法によれば、前記相溶防止層の形成を、他の層とともに液相法により形成でき、効率的に有機ＥＬ素子の製造を行うことができる。
【００２０】
本発明の有機ＥＬ素子では、前記相溶防止層を、水溶性材料を用いた液相法により形成することもできる。この製造方法によれば、相溶防止層を水溶性材料により形成するので、相溶防止層と隣接して設けられる層の形成に有機溶媒を用いることができ、例えば類似の溶解性を有する正孔注入／輸送層形成材料と発光層形成材料に同一の有機溶媒を用いることも可能になる。これにより、前記積層膜の形成材料についての制限が緩和され、製造の容易性、並びに素子特性の向上を図ることができる。
【００２１】
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の有機ＥＬ素子を備えたことを特徴とする。この構成によれば、色度や画質に優れ、長寿命の表示部を備えた電子機器が提供される。本発明に係る有機ＥＬ素子は、画像表示手段やインジケータ等の識別情報表示手段として電子機器に搭載することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（有機ＥＬ素子）
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子の第１実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の有機ＥＬ素子の断面構成図である。図１において、有機ＥＬ素子１０は、基板２と、基板２の一方の面側に設けられた陽極（第１の電極）４、陰極（第２の電極）７と、これらの電極４、７間に狭持された有機ＥＬ層（有機機能層）３とを備えて構成されている。また、前記陽極４と陰極７とには、素子制御部ｃｏｎが接続され、両電極に任意の電圧を印加可能になっている。
有機ＥＬ層３は、正孔注入／輸送層５と、発光層８とを主体として構成されており、正孔注入／輸送層５と発光層８との間に、相溶防止層１８１が設けられている。
【００２３】
ここで、図１に示す有機ＥＬ素子１０は、発光層８からの出力光を基板２側から装置外部に取り出す形態であり、基板２は、光を透過可能な透明あるいは半透明材料に少なくとも光を透過可能な透明あるいは半透明な陽極４を形成したものである。本実施形態では図示を省略したが、基板２上には、配線や薄膜トランジスタ等の素子を形成することができる。光を透過可能な透明あるいは半透明材料としては、例えば、透明なガラス、石英、サファイア、あるいはポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトンなどの透明な合成樹脂などが挙げられる。特に、基板２の形成材料としては、安価なソーダガラスが好適に用いられる。
陽極４は、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）等からなる透明電極であって光を透過可能なものである。
一方、基板を構成する材料と反対側から発光光を取り出す形態の場合には、基板を構成する材料は不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミック、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。この場合、陽極４は遮光性や光反射性の材料で形成することができる。
【００２４】
正孔注入／輸送層５は、発光層８の発光効率、寿命などの素子特性を向上させる機能を提供する。つまり、正孔注入／輸送層５を設けることで、発光層８内を移動する電子が効率よくブロッキングされ、発光層８内での正孔と電子との再結合確率を高める効果を得られる。正孔注入／輸送層を形成するための材料（形成材料）としては、例えば、チオフェン系化合物（ポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等）、ピロール系化合物（ポリピロール等）、アニリン系化合物（ポリアニリン等）、アセチレン系化合物（ポリアセチレン等）や、それらの誘導体などを用いることができる。
【００２５】
発光層８の形成材料としては、低分子の有機発光色素や高分子発光体、即ち、各種の蛍光物質や燐光物質などの発光物質、Ａｌｑ３（アルミキレート錯体）などの有機エレクトロルミネッセンス材料が使用可能である。発光物質となる共役系高分子の中ではアリーレンビニレン又はポリフルオレン構造を含むものなどが特に好ましい。低分子発光体では、例えばナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチン系、キサテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、８−ヒドロキノリンおよびその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体等、又は特開昭５７−５１７８１、同５９−１９４３９３号公報等に記載されている公知のものが使用可能である。
陰極７はアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等からなる金属電極である。
【００２６】
発光層８と正孔注入／輸送層５との間に設けられた相溶防止層１８１としては、チオフェン系化合物（ポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等）、ピロール系化合物（ポリピロール等）、アニリン系化合物（ポリアニリン等）、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）等を好適な材料として挙げることができる。これらの導電性材料により相溶防止層１８１を形成する場合、その層厚は、基板２側に形成される正孔注入／輸送層５の層厚の２倍以下とすることが好ましく、具体的な層厚を例示するならば、３０ｎｍ以下である。
【００２７】
あるいは、上記相溶防止層１８１は、絶縁性材料によって形成することもできる。この場合、発光層８への電荷輸送性を低下させないよう相溶防止層１８１の層厚を１０ｎｍ以下にまで薄くすることが好ましい。上記絶縁性材料としては、ポリビニルアルコール等の絶縁ポリマーを用いることができる。
【００２８】
また有機ＥＬ素子１０では、陰極７を覆う封止部材を設けることが好ましく、さらには、陽極４と基板２との間に、基板２側から陽極４、陰極７を含む有機ＥＬ層３に対して大気が侵入するのを遮断するための封止層を設けることもできる。光取り出し側に設ける封止層は、例えばセラミックや窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化珪素などの透明な材料により形成し、この中でも酸化窒化珪素が透明性、ガスバリア性の観点から好ましい。なお、封止層の厚さは発光層８から射出される光の波長より小さくすることが好ましい（例えば０．１μｍ）。
【００２９】
本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、その駆動方式として、アクティブマトリクス型、パッシブマトリクス型のいずれも適用可能であり、電極４，７を介して有機ＥＬ層３に電流を供給することで発光層８を発光させ、基板２の外面側に光を放射できるようになっている。
【００３０】
上記構成を備えた本実施形態の有機ＥＬ素子１０では、発光層８と正孔注入／輸送層５との間に、相溶防止層１８１が設けられていることで、正孔注入／輸送層５上に発光層８を形成する製造工程において、発光層８を構成する発光層形成材料と正孔注入／輸送層５との相溶解を効果的に防止することができる。これにより、発光層８への正孔注入／輸送層材料の混入が防止され、従来の有機ＥＬ素子に比して、明るく、かつ長寿命の有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を、図２を参照して説明する。図２に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１１は、基板２と、基板２の一方の面側に設けられた陽極（第１の電極）４、陰極（第２の電極）７と、これらの電極４、７間に狭持された有機ＥＬ層（有機機能層）１３とを備えて構成されている。
有機ＥＬ層１３は、正孔注入／輸送層５と、発光層８と、電子注入／輸送層６とを主体として構成されており、正孔注入／輸送層５と発光層８との間、及び発光層８と電子注入／輸送層６との間には、それぞれ相溶防止層１８１，１８２が設けられている。そして本実施形態では、正孔注入／輸送層５が、陽極４側から正孔注入層５ａと、相溶防止層１８５と、正孔輸送層５ｂとを積層して備える構成とされており、電子注入／輸送層６が、陰極７側から電子注入層６ａと、相溶防止層１８６と、電子輸送層６ｂとを積層して備える構成とされている。
【００３２】
正孔注入層５ａを形成するための材料としては、例えば、ポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体など、または、それらのドーピング体、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、ポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等を採用することができる。
【００３３】
正孔輸送層５ｂを形成するための材料としては、例えば、アミン系、ヒドラゾン系、スチルベン系、スターバスト系などに分類される有機材料が種々知られている。例えば、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体等、さらには特開昭６３−７０２５７号、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号、同２−１３５３６１号、同２−２０９９８８号、同３−３７９９２号、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等を例示することができる。これらのうちでも、トリフェニルジアミン誘導体が好ましく、中でも４，４'−ビス（Ｎ（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルが好適とされる。
【００３４】
発光層８と正孔輸送層５ｂとの間に設けられた相溶防止層１８１、及び正孔注入層５ａと正孔輸送層５ｂとの間に設けられた相溶防止層１８５としては、先の第１実施形態に係る相溶防止層１８１と同様の構成を採用することができる。
【００３５】
陰極７と発光層８との間に設けられた電子注入／輸送層６は、陰極７から発光層８への電子注入性、電子輸送性を高めるために必要に応じて設けられる。
電子注入層６ａの形成材料としては、金属のハロゲン化物あるいは酸化物を採用することができる。その金属として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属または遷移金属等の金属元素を採用することが可能である。また金属ハロゲン化物は、金属フッ化物であることが望ましいが、これ以外の金属塩化物や金属臭化物等であってもよい。そして、具体的な金属ハロゲン化物として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を使用することが望ましい。
なお、電子注入層を構成する電子注入性材料として、フッ化リチウム等の無機リチウム化合物の他にも、安息香酸リチウムや酢酸リチウム等の有機リチウム化合物を採用することも可能である。
【００３６】
電子輸送層６ｂの形成材料としては、例えばオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体等が例示される。具体的には、先の正孔輸送層の形成材料と同様に、特開昭６３−７０２５７号、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号、同２−１３５３６１号、同２−２０９９８８号、同３−３７９９２号、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が例示され、特に２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウムが好適とされる。
【００３７】
発光層８と電子輸送層６ｂとの間に設けられた相溶防止層１８２、及び電子注入層６ａと電子輸送層６ｂとの間に設けられた相溶防止層１８６としては、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）を好適な構成材料として挙げることができる。また、これらの相溶防止層１８２，１８６についても、絶縁性材料を用いることができ、この場合、発光層８への電荷輸送性を低下させないよう相溶防止層１８２，１８５の層厚を１０ｎｍ以下にまで薄くすることが好ましい。上記絶縁性材料としては、ポリビニルアルコール等の絶縁ポリマーを用いることができる。
【００３８】
上記構成を備える本実施形態の有機ＥＬ素子１１では、正孔注入／輸送層５が正孔注入層５ａと正孔輸送層５ｂとの積層構造を成して形成されるとともに、両層の間に相溶防止層１８５が設けられているので、正孔注入層５ａ上への正孔輸送層５ｂの形成に際して、正孔注入層５ａと正孔輸送層５ｂとが相溶解するのを効果的に防止することができ、両層の機能分離を良好なものとすることが可能である。これにより、正孔注入／輸送層５におけるホール注入／輸送効率を向上させることができ、もって発光層８における発光効率を高めることができる。さらには、このように正孔輸送層を正孔注入層とともに形成することにより、駆動電圧の上昇を制御することができ、駆動寿命（半減期）を長くすることが可能となる。
【００３９】
また、電子注入／輸送層６が、電子注入層６ａと電子輸送層６ｂとの積層構造を成して形成されるとともに、前記両層間に相溶防止層１８６が設けられているので、電子輸送層６ｂ上への電子注入層６ａへの形成に際して、電子注入層６ａと電子輸送層６ｂとの相溶解を効果的に防止することができ、両層の機能分離を良好なものとすることが可能である。これにより、電子注入／輸送効率を向上させることができ、もって発光層８における発光効率を高めることができる。
【００４０】
このように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１１によれば、正孔注入層と正孔輸送層との積層構造、並びに電子注入層と電子輸送層との積層構造を備えた有機ＥＬ素子において、さらに良好な電荷注入性、電荷輸送性を得ることができ、さらなる発光効率の向上を図ることができる。また、先の実施形態と同様に、発光層８の両側に設けられた相溶防止層１８１，１８２の作用により、得られる発光波長が、発光層形成材料本来の発光波長からずれるのを防止でき、高い色度の発光光が得られるようになっている。
【００４１】
尚、上記第１、第２実施形態では、有機ＥＬ層３を構成する積層膜中に、相溶防止層が設けられている構成としたが、有機ＥＬ層３と陰極７との間に相溶防止層を設けることもできる。このような構成は、特に陰極７として導電性高分子材料を用いる場合に有効である。この構成によれば、陰極７を形成する際に、発光層８ないし電子注入層６ａと、陰極７とが相溶解するのを効果的に防止でき、発光層８に対する良好な電子注入性を得ることができる。
【００４２】
＜有機ＥＬディスプレイ＞
次に、上記実施形態の有機ＥＬ素子１０，１１を備えた有機ＥＬディスプレイについて、図３及び図４を参照して説明する。図３は、本実施形態の有機ＥＬディスプレイの回路構成図、図４（ａ）は、図３に示す画素７１の平面構造を示す図であって反射電極や有機ＥＬ層を取り除いた状態の拡大平面図、図４（ｂ）は、画素７１の断面構成図である。本実施形態の有機ＥＬディスプレイ７０は、図３に示す画素７１として、先の実施形態の有機ＥＬ素子１０，１１を備えたものである。
図３に示すように、有機ＥＬディスプレイ７０は、透明の基板上に、複数の走査線１３１と、これら走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１３２と、これら信号線１３２に並列に延びる複数の共通給電線１３３とがそれぞれ配線されたもので、走査線１３１及び信号線１３２の各交点毎に、画素７１が設けられて構成されたものである。
【００４３】
信号線１３２に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ側駆動回路７２が設けられている。
一方、走査線１３１に対しては、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査側駆動回路７３が設けられている。また、画素７１の各々には、走査線１３１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング薄膜トランジスタ１４２と、このスイッチング薄膜トランジスタ１４２を介して信号線１３２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給されるカレント薄膜トランジスタ１４３と、このカレント薄膜トランジスタ１４３を介して共通給電線１３３に電気的に接続したときに共通給電線１３３から駆動電流が流れ込む画素電極１４１と、この画素電極１４１と反射電極１５４との間に挟み込まれる発光部１４０と、が設けられている。すなわち、画素７１において、画素電極１４１が図１，２に示す陽極４に対応し、反射電極１５４が陰極７に対応し、発光部１４０が有機ＥＬ層３に対応している。
【００４４】
ここで、図４（ａ）に示すように、各画素７１の平面構造は、平面形状が長方形の画素電極１４１の四辺が、信号線１３２、共通給電線１３３、走査線１３１及び図示しない他の画素電極用の走査線によって囲まれた配置となっている。また、図４（ｂ）に示す断面構造を見ると、カレント薄膜トランジスタ１４３が設けられた上には、カレント薄膜トランジスタ１４３と電気的に接続された画素電極１４１が、隔壁１５０に囲まれた領域内に設けられており、この画素電極１４０上に、正孔注入／輸送層１４０Ａと、相溶防止層１４５と、発光層８との積層膜からなる発光部１４０が設けられ、隔壁１５０と発光部１４０とを覆って反射電極１５４が設けられている。
【００４５】
このような構成のもとに、走査線１３１が駆動されてスイッチング薄膜トランジスタ１４２がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、該保持容量ｃａｐの状態に応じて、カレント薄膜トランジスタ１４３のオン・オフ状態が決まる。そして、カレント薄膜トランジスタ１４３のチャネルを介して共通給電線１３３から画素電極１４１に電流が流れ、さらに発光部１４０を通じて反射電極１５４に電流が流れることにより、発光部１４０は、これを流れる電流量に応じて発光するようになる。
上記構成を備えた有機ＥＬディスプレイ７０は、各画素７１が本発明に係る有機ＥＬ素子１０、１１により構成されているので、発光光の色度に優れ、また長寿命のディスプレイとなっている。
【００４６】
（有機ＥＬ素子の製造方法）
＜製造装置＞
図５は本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法に適用できる製造装置（液滴吐出装置）を示す概略斜視図である。また、図６は前記液滴吐出装置に備えられた液滴吐出ヘッドを示す図である。
図５において、液滴吐出装置ＩＪは、基板（基材）Ｐの表面（所定面）に液状体組成物を設置可能な成膜装置であって、ベース１２と、ベース１２上に設けられ、基板Ｐを支持するステージ（ステージ装置）ＳＴと、ベース１２とステージＳＴとの間に介在し、ステージＳＴを移動可能に支持する第１移動装置１４と、ステージＳＴに支持されている基板Ｐに対して有機機能材料を含む液状体組成物を定量的に吐出（滴下）可能な液滴吐出ヘッド２０と、液滴吐出ヘッド２０を移動可能に支持する第２移動装置１６とを備えている。液滴吐出ヘッド２０の液状体組成物の吐出動作や、第１移動装置１４及び第２移動装置１６の移動動作を含む液滴吐出装置ＩＪの動作は、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００４７】
第１移動装置１４はベース１２上に設置されており、Ｙ軸方向に沿って位置決めされている。第２移動装置１６は、支柱１６Ａ，１６Ａを用いてベース１２に対して立てて取り付けられており、ベース１２の後部１２Ａにおいて取り付けられている。第２移動装置１６のＸ軸方向は、第１移動装置１４のＹ軸方向と直交する方向である。ここで、Ｙ軸方向はベース１２の前部１２Ｂと後部１２Ａ方向に沿った方向である。これに対してＸ軸方向はベース１２の左右方向に沿った方向であり、各々水平である。また、Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向である。
【００４８】
第１移動装置１４は、例えばリニアモータによって構成され、ガイドレール４０、４０と、このガイドレール４０に沿って移動可能に設けられているスライダー４２とを備えている。このリニアモータ形式の第１移動装置１４のスライダー４２は、ガイドレール４０に沿ってＹ軸方向に移動して位置決め可能である。
【００４９】
また、スライダー４２はＺ軸回り（θｚ）用のモータ４４を備えている。このモータ４４は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ４４のロータはステージＳＴに固定されている。これにより、モータ４４に通電することでロータとステージＳＴとは、θｚ方向に沿って回転してステージＳＴをインデックス（回転割り出し）することができる。すなわち、第１移動装置１４は、ステージＳＴをＹ軸方向及びθｚ方向に移動可能である。
【００５０】
ステージＳＴは基板Ｐを保持し、所定の位置に位置決めするものである。また、ステージＳＴは吸着保持装置５０を有しており、吸着保持装置５０が作動することにより、ステージＳＴの穴４６Ａを通して基板ＰをステージＳＴの上に吸着して保持する。
【００５１】
第２移動装置１６はリニアモータによって構成され、支柱１６Ａ，１６Ａに固定されたコラム１６Ｂと、このコラム１６Ｂに支持されているガイドレール６２Ａと、ガイドレール６２Ａに沿ってＸ軸方向に移動可能に支持されているスライダー６０とを備えている。スライダー６０はガイドレール６２Ａに沿ってＸ軸方向に移動して位置決め可能であり、液滴吐出ヘッド２０はスライダー６０に取り付けられている。
【００５２】
液滴吐出ヘッド２０は、揺動位置決め装置としてのモータ６２，６４，６６，６８を有している。モータ６２を作動すれば、液滴吐出ヘッド２０は、Ｚ軸に沿って上下動して位置決め可能である。このＺ軸はＸ軸とＹ軸に対して各々直交する方向（上下方向）である。モータ６４を作動すると、液滴吐出ヘッド２０は、Ｙ軸回りのβ方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ６６を作動すると、液滴吐出ヘッド２０は、Ｘ軸回りのγ方向に揺動して位置決め可能である。
モータ６８を作動すると、液滴吐出ヘッド２０は、Ｚ軸回りのα方向に揺動して位置決め可能である。すなわち、第２移動装置１６は、液滴吐出ヘッド２０をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に支持するとともに、この液滴吐出ヘッド２０をθｘ方向、θｙ方向、θｚ方向に移動可能に支持する。
【００５３】
このように、図５の液滴吐出ヘッド２０は、スライダー６０において、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能であるとともに、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、液滴吐出ヘッド２０の吐出面２０Ｐは、ステージＳＴ側の基板Ｐに対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。なお、液滴吐出ヘッド２０の吐出面２０Ｐには液状体組成物を吐出する複数のノズルが設けられている。
【００５４】
図６（ａ）は液滴吐出ヘッド２０を示す分解斜視図である。同図に示すように、液滴吐出ヘッド２０は、ノズル８１を有するノズルプレート８０と、振動板８５を有する圧力室基板９０と、これらノズルプレート８０と振動板８５とを嵌め込んで支持する筐体８８とを備えている。液滴吐出ヘッド２０の主要部構造は、図６（ｂ）の斜視図一部断面図に示すように、圧力室基板９０をノズルプレート８０と振動板８５とで挟み込んだ構造となっている。
【００５５】
ノズルプレート８０には、圧力室基板９０と貼り合わせられたときにキャビティ（圧力室）８１に対応することとなる位置にノズル８１が形成されている。圧力室基板９０には、シリコン単結晶基板等をエッチングすることにより、各々が圧力室として機能可能にキャビティ８１が複数設けられている。キャビティ８１どうしの間は側壁９２で分離されている。各キャビティ８１は供給口９４を介して共通の流路であるリザーバ９３に繋がっている。振動板８５は、例えば熱酸化膜等により構成される。振動板８５にはタンク口８６が設けられ、供給する液状体組成物の調整手段として設けられたタンク３０からパイプ（流路）３１を通して任意の液状体組成物を供給可能に構成されている。振動板８５上のキャビティ８１に相当する位置には圧電体素子８７が形成されている。圧電体素子８７はＰＺＴ素子等の圧電性セラミックスの結晶を上部電極および下部電極（図示せず）で挟んだ構造を備える。圧電体素子８７は制御装置ＣＯＮＴから供給される吐出信号に対応して体積変化を発生可能に構成されている。
【００５６】
液滴吐出ヘッド２０から液状体組成物を吐出するには、まず、制御装置ＣＯＮＴが液状体組成物を吐出させるための吐出信号を液滴吐出ヘッド２０に供給する。液状体組成物は液滴吐出ヘッド２０のキャビティ８１に流入しており、吐出信号が供給された液滴吐出ヘッド２０では、その圧電体素子８７がその上部電極と下部電極との間に加えられた電圧により体積変化を生ずる。この体積変化は振動板８５を変形させ、キャビティ８１の体積を変化させる。この結果、そのキャビティ８１のノズル穴２１１から液状体組成物の液滴が吐出される。液状体組成物が吐出されたキャビティ８１には吐出によって減った液状体組成物が新たに後述するタンク３０から供給される。
【００５７】
なお、上記液滴吐出ヘッドは圧電体素子に体積変化を生じさせて液状体組成物を吐出させる構成であったが、発熱体により液体材料に熱を加えその膨張によって液滴を吐出させるようなヘッド構成であってもよい。
【００５８】
図５に戻って、基板Ｐ上に設けられる液状体組成物は、液状体組成物調整装置Ｓにより生成される。液状体組成物調整装置Ｓは、液状体組成物を収容可能なタンク３０と、タンク３０に取り付けられ、このタンク３０に収容されている液状体組成物の温度を調整する温度調整装置３２と、タンク３０に収容されている液状体組成物を攪拌する撹拌装置３３とを備えている。温度調整装置３２はヒータにより構成されており、タンク３０内の液状体組成物を任意の温度に調整する。そして、タンク３０において、図示略の材料供給装置から供給される有機機能材料と溶媒とが攪拌装置３３により攪拌され、液滴吐出ヘッド２０から吐出する液状体組成物が生成される。攪拌装置３３に攪拌されることにより液状体組成物に含まれる材料は均一に分散する。ここで、温度調整装置３２は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、タンク３０内の液状体組成物は温度調整装置３２により温度調整されることで所望の粘度に調整される。
【００５９】
タンク３０はパイプ（流路）３１を介して液滴吐出ヘッド２０に接続されており、液滴吐出ヘッド２０から吐出される液状体組成物はタンク３０からパイプ３１を介して供給される。また、パイプ３１を流れる液状体組成物は図示略のパイプ温度調整装置によって所定の温度に制御され、粘度を調整される。更に、液滴吐出ヘッド２０から吐出される液状体組成物の温度は、液滴吐出ヘッド２０に設けられた図示略の温度調整装置により制御され、所望の粘度に調整されるようになっている。
【００６０】
なお、図５には液滴吐出ヘッド２０及び組成物調整装置Ｓのそれぞれが１つだけ図示されているが、液滴吐出装置ＩＪには複数の液滴吐出ヘッド２０及び組成物調整装置Ｓを設けることができ、これら複数の液滴吐出ヘッド２０のそれぞれから異種または同種の液状体組成物を吐出可能になっている。そして、基板Ｐに対してこれら複数の液滴吐出ヘッド２０のうち、第１の液滴吐出ヘッドから第１の液状体組成物を吐出した後、これを焼成又は乾燥し、次いで第２の液滴吐出ヘッドから第２の液状体組成物を基板Ｐに対して吐出した後これを焼成又は乾燥し、以下、複数の液滴吐出ヘッドを用いて同様の処理を行うことにより、基板Ｐ上に複数の材料層を積層した積層膜を形成することができる。
【００６１】
＜有機ＥＬ素子の製造手順＞
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬディスプレイ７０の製造方法について図７〜図９を参照しながら説明する。尚、図７〜図９には、説明を簡略化するために単一の画素７１についてのみ図示している。
【００６２】
まず、基板Ｐが用意する。ここで、有機ＥＬ素子では後述する発光層による発光光を基板側から取り出すことも可能であり、また基板と反対側から取り出す構成とすることも可能である。発光光を基板側から取り出す構成とする場合、基板材料としてはガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明なものを用いる。
尚、基板と反対側から発光光を取り出す構成の場合、基板は不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミックス、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。
本実施形態では、基板として図７（ａ）に示すようにガラス等からなる透明基板Ｐが用いられる。そして、これに対し、必要に応じてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）や酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約２００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）を形成する。
【００６３】
次に、透明基板Ｐの温度を約３５０℃に設定し、下地保護膜の表面にプラズマＣＶＤ法により厚さ約３０〜７０ｎｍ程度のアモルファスシリコン膜からなる半導体膜２００を形成する。その後、この半導体膜２００に対してレーザアニールまたは固相成長法などの結晶化処理を施して半導体膜２００を結晶化し、ポリシリコン膜とする。レーザアニール法を用いる場合には、例えばエキシマレーザでビームの長寸が４００ｍｍのラインビームを用いることができ、その出力強度は例えば２００ｍＪ／ｃｍ２である。ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザ強度のピーク値の９０％に相当する部分が各領域毎に重なるようにラインビームを走査する。
【００６４】
次に、図７（ｂ）に示すように、半導体膜（ポリシリコン膜）２００をパターニングして島状の半導体膜２１０を形成し、その表面に対して、ＴＥＯＳや酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約６０〜１５０ｎｍのシリコン酸化膜または窒化膜からなるゲート絶縁膜２２０を形成する。
なお、半導体膜２１０は、図４（ａ）に示したカレント薄膜トランジスタ１４３のチャネル領域及びソース・ドレイン領域を構成するものであるが、異なる断面位置においてはスイッチング薄膜トランジスタ１４２のチャネル領域及びソース・ドレイン領域を構成する半導体膜となる。つまり、図７〜図９に示す製造工程では画素７１に設けられる二種類のトランジスタ１４２、１４３を同時に作製するが、これらは同一手順にて作製するので、以下の説明ではトランジスタに関しては、カレント薄膜トランジスタ１４３についてのみ説明し、スイッチング薄膜トランジスタ１４２についてはその説明を省略することとする。
【００６５】
次に、図７（ｃ）に示すように、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属膜からなる導電膜をスパッタ法等により成膜した後、この導電膜をパターニングしてゲート電極１４３Ａを形成する。
その後、この状態で半導体膜に高濃度のリンイオンをドープすると、ゲート電極１４３Ａに対して自己整合的にソース・ドレイン領域１４３ａ、１４３ｂが形成される。なお、ゲート電極１４３Ａ二よりマスクあされて不純物が導入されなかった部分がチャネル領域１４３ｃとなる。
【００６６】
次に、図７（ｄ）に示すように、層間絶縁膜２３０を形成した後、コンタクトホール２３２、２３４を貫設し、これらコンタクトホール２３２、２３４内に中継電極２３６、２３８を埋設する。次いで、図７（ｅ）に示すように、層間絶縁膜２３０上に、信号線１３２、共通給電線１３３及び走査線（図７では図示を省略）をパターン形成する。ここで、中継電極２３８と各配線とは、同一工程で形成してもよい。このとき、中継電極２３６は、後述するＩＴＯ膜により形成する。
【００６７】
次に、各配線の上面を覆うように層間絶縁膜２４０を形成し、中継電極２３６に対応する位置にコンタクトホール（図示せず）を形成してそのコンタクトホール内に埋め込むようにＩＴＯ膜を形成する。さらにそのＩＴＯ膜をパターニングすることで、信号線１３２、共通給電線１３３及び走査線（図示せず）に囲まれた所定位置に、ソース・ドレイン領域１４３ａに対して電気的に接続された画素電極１４１を形成する。ここで、信号線１３２及び共通給電線１３３、さらには走査線（図示せず）に挟まれた部分が、後述するように正孔注入／輸送層や発光層の形成位置となっている。
【００６８】
次に、図８（ａ）に示すように、前記の形成場所を囲むように隔壁１５０を形成する。この隔壁１５０は仕切部材として機能するものであり、例えばポリイミド等の絶縁性有機材料で形成するのが好ましい。隔壁１５０の層厚は、例えば１〜２μｍである。また、隔壁１５０は、液滴吐出ヘッド２０から吐出される液状体組成物に対して非親和性を示すものが好ましい。隔壁１５０に非親和性を発現させるためには、例えば隔壁１５０の表面をフッ素系化合物などで表面処理するといった方法を採用すればよい。フッ素化合物としては、例えばＣＦ４、ＳＦ５、ＣＨＦ３などを例示することができ、表面処理としては、例えばプラズマ処理、ＵＶ照射処理などを挙げることができる。そして、このような構成のもとに、正孔注入／輸送層や発光層の形成場所、すなわちこれらの形成材料の塗布位置とその周囲の隔壁１５０との間に、十分な高さの段差１１１が形成される。
【００６９】
次に、図８（ｂ）に示すように、基板Ｐの上面を上に向けた状態で、正孔注入／輸送層形成用材料を含む液状体組成物１１４Ａを液滴吐出ヘッド２０により隔壁１５０に囲まれた塗布位置、すなわち隔壁１５０内に選択的に塗布する。
正孔注入／輸送層を形成するための液状体組成物１１４Ａは、前記組成物調整装置Ｓにより生成され、正孔注入／輸送層形成用材料と、溶媒とを含む。
【００７０】
正孔注入／輸送層形成材料としては、例えばポリマー前駆体がポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム、バイトロンＰ（商品名；バイエル社製）、ポリスチレンスルフォン酸等が挙げられる。
また、溶媒としては、イソプロピルアルコール、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−イミダゾリノン等の極性溶媒が用いられる。
【００７１】
上述した正孔注入／輸送層形成用材料、及び溶媒を含む液状体組成物１１１４Ａが液滴吐出ヘッド２０より基板Ｐ上に吐出されると、流動性が高いため水平方向に広がろうとするが、塗布された位置を囲んで隔壁１５０が形成されているので、液状体組成物１１４Ａは隔壁１５０を越えてその外側に広がることはない。
【００７２】
その後、図８（ｃ）に示すように加熱あるいは光照射により液状体組成物１１４Ａの溶媒を蒸発させて、画素電極１４１上に、固形の正孔注入／輸送層１４０Ａを形成する。あるいは、大気環境下又は窒素ガス雰囲気下において所定温度及び時間（一例として２００℃、１０分）焼成するようにしてもよい。あるいは大気圧より低い圧力環境下（真空環境下）に配置することで溶媒を除去するようにしてもよい。
【００７３】
上記正孔注入／輸送層１４０Ａを形成したならば、図８（ｃ）に示すように、正孔注入／輸送層１４０Ａ上に相溶防止層１４５を形成する。この相溶防止層１４５は、液相又は気相を用いた成膜法法により形成することができ、相溶防止層１４５を構成する材料に応じて適宜選択することができる。例えば、相溶防止層１４５を高分子材料（ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン等）により形成する場合には、溶媒に同材料を分散させた液状体組成物による液相法が好適である。また、銅フタロシアニンからなる相溶防止層１４５を形成する場合には、真空蒸着法を用いることが好ましい。
【００７４】
液相法を用いて相溶防止層形成材料の塗布を行う場合、正孔注入／輸送層１４０Ａを形成するために用いた液状体組成物１１４Ａと異なる溶媒を含む相溶防止層形成用の液状体組成物を用い、正孔注入／輸送層１４０Ａから相溶防止層への成分の混入が生じないようにする。このように、液相法を用いた製造方法では、相溶防止層形成用の液状体組成物について溶媒の制限が生じることとなるが、これにより正孔注入／輸送層形成用の液状体組成物１１４Ａと、後述する発光層形成用の液状体組成物１１４Ｂとで共通の溶媒を利用できるようになるため、正孔注入／輸送層１４０Ａ及び発光層１４０Ｂに用いる材料ないし溶媒の制限は緩和されることとなり、これらの選択幅を広げることが可能になる。
【００７５】
また液相法を用いて上記相溶防止層材料を塗布した場合には、乾燥工程ないし加熱工程を経て固体化しておくことが好ましい。特に、相溶防止層にポリフェニレンビニレンを用いた場合、２００℃程度でベークすることにより不溶不融の薄膜を形成することができるため、上側に塗布する発光層形成材料の溶媒について選択の自由度が増し、製造をより容易なものとすることができる。また歩留まりの向上も図れるという利点が得られる。
【００７６】
次に、図９（ａ）に示すように、基板Ｐの上面を上に向けた状態で、液滴吐出ヘッド２０より、発光層形成材料と、溶媒とを含む液状体組成物１１４Ｂを隔壁１５０内の相溶防止層１４５上に選択的に塗布する。
【００７７】
発光層形成材料としては、例えば共役系高分子有機化合物の前駆体と、得られる発光層の発光特性を変化させるための蛍光色素とを含んでなるものが好適に用いられる。共役系高分子有機化合物の前駆体は、蛍光色素等とともに液滴吐出ヘッド２０から吐出されて薄膜に成形された後、例えば以下の式（Ｉ）に示すように加熱硬化されることによって共役系高分子有機ＥＬ層となる発光層を生成し得るものをいい、例えば前駆体のスルホニウム塩の場合、加熱処理されることによりスルホニウム基が脱離し、共役系高分子有機化合物となるもの等である。
【００７８】
【化１】
2005129450.tif 000003
【００７９】
このような共役系高分子有機化合物は固体で強い蛍光を持ち、均質な固体超薄膜を形成することができる。しかも形成能に富みＩＴＯ電極との密着性も高い。
さらに、このような化合物の前駆体は、硬化した後は強固な共役系高分子膜を形成することから、加熱硬化前においては前駆体溶液を後述する液滴吐出パターニングに適用可能な所望の粘度に調整することができ、簡便かつ短時間で最適条件の膜形成を行うことができる。
【００８０】
このような前駆体としては、例えばＰＰＶ（ポリ（パラ−フェニレンビニレン））またはその誘導体の前駆体が好ましい。ＰＰＶまたはその誘導体の前駆体は、水あるいは有機溶媒に可溶であり、また、ポリマー化が可能であるため光学的にも高品質の薄膜を得ることができる。さらに、ＰＰＶは強い蛍光を持ち、また二重結合のπ電子がポリマー鎖上で非極在化している導電性高分子でもあるため、高性能の有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００８１】
このようなＰＰＶまたはＰＰＶ誘導体の前駆体として、例えば化学式（ＩＩ）に示すような、ＰＰＶ（ポリ（パラ−フェニレンビニレン））前駆体、ＭＯ−ＰＰＶ（ポリ（２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレンビニレン））前駆体、ＣＮ−ＰＰＶ（ポリ（２，５−ビスヘキシルオキシ−１，４−フェニレン−（１−シアノビニレン）））前駆体、ＭＥＨ−ＰＰＶ（ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）］−パラ−フェニレンビニレン）前駆体等が挙げられる。
【００８２】
【化２】
2005129450.tif 000004
【００８３】
ＰＰＶまたはＰＰＶ誘導体の前駆体は、前述したように水に可溶であり、成膜後の加熱により高分子化してＰＰＶ層を形成する。前記ＰＰＶ前駆体に代表される前駆体の含有量は、組成物全体に対して０．０１〜１０．０ｗｔ％が好ましく、０．１〜５．０ｗｔ％がさらに好ましい。前駆体の添加量が少な過ぎると共役系高分子膜を形成するのに不十分であり、多過ぎると組成物の粘度が高くなり、インクジェット法による精度の高いパターニングに適さない場合がある。
【００８４】
さらに、発光層の形成材料としては、１種以上の蛍光色素を含んでいてもよい。これにより、発光層の発光特性を変化させることができ、例えば、発光層の発光効率の向上、または光吸収極大波長（発光色）を変えるための手段としても有効である。すなわち、蛍光色素は単に発光層形成材料としてではなく、発光機能そのものを担う色素材料として利用することができる。例えば、共役系高分子有機化合物分子上のキャリア再結合で生成したエキシトンのエネルギーをほとんど蛍光色素分子上に移すことができる。この場合、発光は蛍光量子効率が高い蛍光色素分子からのみ起こるため、発光層の電流量子効率も増加する。したがって、発光層の形成材料中に蛍光色素を加えることにより、同時に発光層の発光スペクトルも蛍光分子のものとなるので、発光色を変えるための手段としても有効となる。
【００８５】
なお、ここでいう電流量子効率とは、発光機能に基づいて発光性能を考察するための尺度であって、下記式により定義される。
ηE ＝放出されるフォトンのエネルギー／入力電気エネルギー
そして、蛍光色素のドープによる光吸収極大波長の変換によって、例えば赤、青、緑の３原色を発光させることができ、その結果フルカラー表示体を得ることが可能となる。
さらに蛍光色素をドーピングすることにより、ＥＬ素子の発光効率を大幅に向上させることができる。
【００８６】
蛍光色素としては、赤色の発色光を発光する発光層を形成する場合、赤色の発色光を有するローダミンまたはローダミン誘導体を用いるのが好ましい。これらの蛍光色素は、低分子であるため水溶液に可溶であり、またＰＰＶと相溶性がよく、均一で安定した発光層の形成が容易である。このような蛍光色素として具体的には、ローダミンＢ、ローダミンＢベース、ローダミン６Ｇ、ローダミン１０１過塩素酸塩等が挙げられ、これらを２種以上混合したものであってもよい。
【００８７】
また、緑色の発色光を発光する発光層を形成する場合、緑色の発色光を有するキナクリドンおよびその誘導体を用いるのが好ましい。これらの蛍光色素は前記赤色蛍光色素と同様、低分子であるため水溶液に可溶であり、またＰＰＶと相溶性がよく発光層の形成が容易である。
【００８８】
さらに、青色の発色光を発光する発光層を形成する場合、青色の発色光を有するジスチリルビフェニルおよびその誘導体を用いるのが好ましい。これらの蛍光色素は前記赤色蛍光色素と同様、低分子であるため水・アルコール混合溶液に可溶であり、またＰＰＶと相溶性がよく発光層の形成が容易である。
【００８９】
また、青色の発色光を有する他の蛍光色素としては、クマリンおよびその誘導体を挙げることができる。これらの蛍光色素は、前記赤色蛍光色素と同様、低分子であるため水溶液に可溶であり、またＰＰＶと相溶性がよく発光層の形成が容易である。このような蛍光色素として具体的には、クマリン、クマリン−１、クマリン−６、クマリン−７、クマリン１２０、クマリン１３８、クマリン１５２、クマリン１５３、クマリン３１１、クマリン３１４、クマリン３３４、クマリン３３７、クマリン３４３等が挙げられる。
【００９０】
さらに、別の青色の発色光を有する蛍光色素としては、テトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）またはＴＰＢ誘導体を挙げることができる。これらの蛍光色素は、前記赤色蛍光色素等と同様、低分子であるため水溶液に可溶であり、またＰＰＶと相溶性がよく発光層の形成が容易である。
以上の蛍光色素については、各色ともに１種のみを用いてもよく、また２種以上を混合して用いてもよい。
【００９１】
これらの蛍光色素については、前記共役系高分子有機化合物の前駆体固型分に対し、０．５〜１０ｗｔ％添加するのが好ましく、１．０〜５．０ｗｔ％添加するのがより好ましい。蛍光色素の添加量が多過ぎると発光層の耐候性および耐久性の維持が困難となり、一方、添加量が少な過ぎると、前述したような蛍光色素を加えることによる効果が十分に得られないからである。
【００９２】
また、前記前駆体および蛍光色素については、極性溶媒に溶解または分散させて液状体組成物とし、この液状体組成物を液滴吐出ヘッド２０から吐出するのが好ましい。極性溶媒は、前記前駆体、蛍光色素等を容易に溶解または均一に分散させることができるため、液滴吐出ヘッド２０のノズル孔での発光層形成材料中の固型分が付着したり目詰りを起こすのを防止することができる。
【００９３】
このような極性溶媒として具体的には、水、メタノール、エタノール等の水と相溶性のあるアルコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルイミダゾリン（ＤＭＩ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、２，３−ジヒドロベンゾフラン等の有機溶媒または無機溶媒が挙げられ、これらの溶媒を２種以上適宜混合したものであってもよい。
【００９４】
このような発光層形成用材料を含む液状体組成物１１４Ｂを液滴吐出ヘッド２０から吐出して、液状体組成物１１４Ｂを隔壁１５０内の相溶防止層１４５上に塗布する。本実施形態の場合、相溶防止層１４５が設けられていることで、液状体組成物１１４Ｂの溶媒が、先に形成した正孔注入／輸送層１４０Ａの構成材料を溶解し得る溶媒であったとしても、発光層形成材料とは異なる溶解性を有する相溶防止層１４５によって正孔注入／輸送層１４０Ａは効果的に保護されるようになっている。
【００９５】
ここで、液状体組成物１１４Ｂの吐出による発光層の形成は、赤色の発色光を発光する発光層形成用材料を含む液状体組成物、緑色の発色光を発光する発光層形成用材料を含む液状体組成物、青色の発色光を発光する発光層形成用材料を含む液状体組成物を、それぞれ対応する画素７１に吐出し塗布することによって行う。なお、各色に対応する画素７１は、これらが規則的な配置となるように予め決められている。
【００９６】
このようにして各色の発光層形成用材料を含む液状体組成物１１４Ｂを吐出し塗布したら、液状体組成物１１４Ｂ中の溶媒を蒸発させることにより、図９（ｂ）に示すように相溶防止層１４５上に固形の発光層１４０Ｂが形成され、これにより正孔層注入／輸送層１４０Ａと発光層１４０Ｂとを主体とする発光部１４０が得られる。ここで、発光層形成用材料を含む液状体組成物１１４Ｂ中の溶媒の蒸発については、必要に応じて加熱あるいは減圧等の処理を行うが、発光層形成用材料は通常乾燥性が良好で速乾性であることから、特にこのような処理を行うことなく、したがって各色の発光層形成用材料を順次吐出塗布することにより、その塗布順に各色の発光層１４０Ｂを形成することができる。
その後、図９（ｃ）に示すように、透明基板Ｐの表面全体に、あるいはストライプ状に反射電極１５４が形成される。このようにして、有機ＥＬディスプレイが製造される。
【００９７】
上記有機ＥＬディスプレイの製造方法において、正孔注入／輸送層１４０Ａや発光層１４０Ｂといった有機ＥＬ素子の構成要素となる薄膜は成膜装置（液滴吐出装置）ＩＪにより製造されるので、正孔注入／輸送層１４０Ａや発光層１４０Ｂの形成用材料となる液状体組成物のロスは少なく、正孔注入／輸送層１４０Ａや発光層１４０Ｂは比較的安価にしかも安定して形成される。
【００９８】
更に、上記実施形態では、液滴吐出装置ＩＪを用いた液滴吐出法により有機機能材料を成膜するように説明したが、液滴吐出法に限らず、例えばスピンコート法など他の塗布方法を用いることもできる。また、上記第２の液状体組成物を塗布する際にも他の塗布方法を用いることができる。
また、液状体組成物の生成工程や成膜工程は大気環境下で行ってもよいし、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。なお、組成物調整装置Ｓによる液状体組成物の生成工程や液滴吐出装置ＩＪによる成膜工程は、クリーンルーム内でパーティクル及びケミカル的にクリーン度を維持された環境下で行うのが望ましい。
【実施例】
【００９９】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
（実施例１）
本例では、図３及び図４に示した構成を備える有機ＥＬディスプレイのサンプルを、層構成を異ならせて２種類作製し、その素子特性の評価を行った。各サンプルは、上記実施形態にて説明した有機ＥＬ素子の製造方法に準じて作製した。以下では、手順の要部のみを説明することとする。
まず、ガラス基板上にＩＴＯからなる陽極を形成した後、その陽極上に、ジクロロエタンに溶解させたＰｏｌｙ−ＴＰＤ（Poly(N,N'-bis-(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine）を塗布し、乾燥させて３０ｎｍ厚さの正孔注入／輸送層を形成した。
次に、メタノールを添加したＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）水溶液を正孔注入／輸送層上に塗布し、乾燥させて３０ｎｍ厚さの相溶防止層を形成した。
次に、ジクロロエタンに溶解したＰＦＢＴ（ポリフルオレンベンゾチアジアゾール；Poly[(9,9-dihexylfluoren-2,7-diyl)-alt-co-(benzo[2,1,3]thiadiazole-4,7-diyl)]）を相溶防止層上に塗布し、乾燥させて６０ｎｍ厚さの発光層を形成した。
そして、陰極を蒸着により形成して、本発明に係る構成を備えるサンプル１を作製した。サンプル１の正孔注入／輸送層、相溶防止層、発光層のそれぞれの層厚を測定したところ、それぞれ３０ｎｍ、３０ｎｍ、６０ｎｍと目標層厚に一致しており、相溶解は全く生じていなかった。
【０１００】
次に、比較サンプル（サンプル２）として、相溶防止層を設けない以外は、上記サンプル１と同様の工程により有機ＥＬディスプレイを作製した。サンプル２の正孔注入／輸送層、発光層の合計層厚を測定したところ７５ｎｍであった。目標とする合計層厚は９０ｎｍ（３０ｎｍ＋６０ｎｍ）であり、正孔注入／輸送層と発光層との間で相溶解が生じていることが確認された。
【０１０１】
次に上記にて得られたサンプル１，２の有機ＥＬディスプレイについて、表１に示すような素子特性の評価を行った。評価結果を表１に併記する。
表１に示すように、正孔注入／輸送層と発光層との間に相溶防止層を設けたサンプル１の有機ＥＬディスプレイでは、輝度、視感効率、電流効率、輝度半減期（寿命特性）のいずれにおいても、サンプル２に対して極めて良好な結果が得られており、相溶防止層を設けることによる効果は明らかである。さらに、サンプル１では、発光層形成材料の本来の発光波長が得られており、相溶防止層を設けることで、発光スペクトルのずれも無くすことができ、もって高画質の表示が得られる有機ＥＬディスプレイを実現できることがわかる。
【０１０２】
【表１】
2005129450.tif 000005
【０１０３】
（実施例２）
次に、相溶防止層を設けない場合における、発光層と正孔注入／輸送層との相溶解に起因する素子特性の変化を検証するために、上記実施例１にて作製したサンプル２を基本構成とし、発光層を形成するために用いた溶液の濃度を変えて３種類のサンプル２ａ〜２ｃを作製した（表２参照）。
具体的な製造手順としては、まず、層厚３０ｎｍの正孔注入／輸送層を形成し、その後、溶液濃度の異なる発光層形成材料を用いて層厚６０ｎｍの発光層を形成した。このとき、溶液濃度が薄いほど（すなわち溶媒が多いほど）正孔注入／輸送層は発光層形成材料の液状組成物を構成する溶媒によって溶解され易くなり、その層厚が目標値（３０ｎｍ）から目減りする。この層厚の減少割合を相溶性（％）とし、各サンプルについて算出すると、表２に示すように、０％〜５０％となる。
尚、本実施例におけるサンプルの作製手順は、上記実施例１に準じて行っている。
【０１０４】
上記にて得られたサンプル２ａ〜２ｃの素子特性の評価結果を、サンプル１，２の素子特性とともに表２に併記した。表２には、発光層材料による相溶解の割合が最も大きいサンプル２の測定結果によって規格化された値を記載している。
評価結果から、正孔注入／輸送層と発光層との相溶性が小さくなるにつれて、発光効率と寿命特性が向上していることが分かる。しかし、サンプル２ａ〜２ｃに比しても、正孔注入／輸送層と発光層との相溶解を完全に無くすために相溶防止層を設けたサンプル１でより良好な結果が得られており、異なるポリマー同士の相溶解を完全に無くすべく相溶防止層を設けることが、素子特性の向上に極めて有効であることが確認された。
【０１０５】
【表２】
2005129450.tif 000006
【０１０６】
（電子機器）
本発明の有機ＥＬ素子を備えたデバイスは、表示部を備えた様々な電子機器に適用される。以下、本発明の電気光学装置を備えた電子機器の適用例について説明する。
【０１０７】
図１０は、本発明の電気光学装置を携帯電話に適用した例を示す斜視図であり、携帯電話１３００は、本発明の電気光学装置を小サイズの表示部１３０１として備える。携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。
なお、上述した例に加えて、他の例として、腕時計、モバイル型コンピュータ、液晶テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明の電気光学装置は、こうした電子機器の表示部としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】図１は、第１実施形態の有機ＥＬ素子の断面構成図。
【図２】図２は、第２実施形態の有機ＥＬ素子の断面構成図。
【図３】図３は、有機ＥＬディスプレイの回路構成図。
【図４】図４は、画素の平面構成図（ａ）、断面構成図（ｂ）。
【図５】図５は、有機ＥＬ素子の製造装置の斜視構成図。
【図６】図６は、液滴吐出ヘッドの斜視構成図。
【図７】図７は、有機ＥＬディスプレイの断面工程図。
【図８】図８は、有機ＥＬディスプレイの断面工程図。
【図９】図９は、有機ＥＬディスプレイの断面工程図。
【図１０】図１０は、電子機器の一例を示す斜視構成図。
【符号の説明】
【０１０９】
１０，１１…有機ＥＬ素子、３…有機ＥＬ層（有機機能層）、４…陽極（第１の電極）、７…陰極（第２の電極）、１８１，１８２，１８５，１８６…相溶防止層
【図１】
2005129450.tif 000007
【図２】
2005129450.tif 000008
【図３】
2005129450.tif 000009
【図４】
2005129450.tif 000010
【図５】
2005129450.tif 000011
【図６】
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【図７】
2005129450.tif 000013
【図８】
2005129450.tif 000014
【図９】
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【図１０】
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